JPH07328448A - Exhaust gas purification catalyst and device for purifying exhaust gas - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst and device for purifying exhaust gas

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JPH07328448A
JPH07328448A JP6120968A JP12096894A JPH07328448A JP H07328448 A JPH07328448 A JP H07328448A JP 6120968 A JP6120968 A JP 6120968A JP 12096894 A JP12096894 A JP 12096894A JP H07328448 A JPH07328448 A JP H07328448A
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JP
Japan
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fuel ratio
catalyst
exhaust gas
air
nitrogen oxides
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JP6120968A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidehiro Iizuka
秀宏 飯塚
Osamu Kuroda
黒田  修
Toshio Ogawa
敏雄 小川
Noriko Watanabe
紀子 渡辺
Akira Kato
加藤  明
Hiroshi Miyadera
博 宮寺
Yuichi Kitahara
雄一 北原
Hiroatsu Tokuda
博厚 徳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To efficiently remove NOx in a lean burning region or the region from a lean burning region to a stoichiometric (theoretical fuel-air ratio) region. CONSTITUTION:A transition metal such as Co, Cu or Ni and antimony are incorporated into zeolite to obtain an NOx catalyst 1 for lean burning and NOx is removed using this catalyst 1 from oxygen-contg. exhaust gas from an internal-combustion engine. The catalyst 1 for removal of NOx in a region above a stoichiometric region may be used in combination with a ternary catalyst 3 acting in a stoichiometric region or an adsorbent adsorbing NOx in a lean burning region and desorbing NOx in a stoichiometric region may be used in addition to the catalysts 1, 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼排気ガスの浄化触
媒及び排気ガス浄化装置に係り、特に窒素酸化物等の浄
化に適した触媒及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying apparatus, and more particularly to a catalyst and an apparatus suitable for purifying nitrogen oxides.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車等のエンジンから排出される排気
ガスには、窒素酸化物等が含まれ、それらは人体に有害
であるに加え酸性雨など地球環境破壊の原因となる。そ
こで、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する方法について
種々検討がなされている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas emitted from an engine of an automobile or the like contains nitrogen oxides and the like, which are harmful to the human body and cause the destruction of the global environment such as acid rain. Therefore, various studies have been made on methods for purifying nitrogen oxides in exhaust gas.

【0003】現在、自動車においてはエンジンの空燃比
はストイキつまり理論空燃比(A/F=14.6:空気
Aと燃料Fの重量比)付近に設定され、生成する排ガス
は貴金属(ロジウム、パラジウム、白金)を主体とした
三元触媒で窒素酸化物(NOx)を窒素に還元し、炭化
水素(HC)及び一酸化炭素(CO)は炭酸ガス(CO
2)に酸化することにより浄化している。
Currently, in automobiles, the air-fuel ratio of the engine is set to a stoichiometric value, that is, near the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.6: the weight ratio of air A to fuel F), and the exhaust gas produced is made of precious metals (rhodium, palladium). , Platinum) is used as a three-way catalyst to reduce nitrogen oxides (NOx) to nitrogen, and hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) become carbon dioxide gas (CO).
Purified by oxidizing to 2 ).

【0004】ところで、自動車については、近年、燃料
消費率低減の観点から、空燃比を理論空燃比(14.
6)以上とする希薄燃焼(リーンバーン)エンジンの開
発が進められ、その普及が期待されている。しかし、リ
ーンバーンエンジンでは、理論空燃比に比べ排気ガス中
に酸素が過剰に(少なくとも0.5%以上)含まれるた
め、現用の三元触媒では、酸化力の強いO2がCO,H
Cと反応して、HCとCOの酸化のみが進行し、O2
比べて酸化力の弱いNOxはCO,HCと反応せずNO
x還元を効果的に行うことができない。
By the way, in recent years, regarding the automobile, the air-fuel ratio is set to the theoretical air-fuel ratio (14.
6) The lean burn engine as described above is being developed, and its spread is expected. However, in a lean burn engine, oxygen is excessively contained (at least 0.5% or more) in the exhaust gas as compared with the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in the currently used three-way catalyst, O 2 having a strong oxidizing power is CO, H.
By reacting with C, only the oxidation of HC and CO proceeds, and NOx, which has a weaker oxidizing power than O 2 , does not react with CO and HC, and NO
The x reduction cannot be performed effectively.

【0005】一方、ディーゼル自動車等のディーゼルエ
ンジンは従来より酸素過剰の高空燃比で運転されてい
る。従って、上記三元触媒の適用が出来ず、有効なNO
xの低減法を見出せないでいる。
On the other hand, diesel engines such as diesel automobiles are conventionally operated at a high air-fuel ratio with excess oxygen. Therefore, the above three-way catalyst cannot be applied, and the effective NO
I have not found a way to reduce x.

【0006】現在実用化されているNOxの除去方法の
一つに、V25−TiO2触媒を用いたNH3還元法があ
る。この方法は、排ガス中に多量の酸素が共存してもN
Oxを除去できることが特徴である。しかしながらこの
方法は、有害物質であるNH3を使用すること、及びN
3供給タンクを必要とするため自動車等の移動式小型
エンジンには利用されにくい。
One of the NOx removal methods currently in practical use is the NH 3 reduction method using a V 2 O 5 —TiO 2 catalyst. In this method, even if a large amount of oxygen coexists in the exhaust gas, N
The feature is that Ox can be removed. However, this method uses NH 3 , which is a harmful substance, and
Since it requires an H 3 supply tank, it is difficult to use for mobile small engines such as automobiles.

【0007】そこで、近年、酸素過剰共存下の酸化雰囲
気において、NH3を使わずに窒素酸化物を浄化する触
媒の研究が盛んに行われている。その中でも、排気ガス
中に含まれるHCとO2を利用してNOxを除去する方
法が注目されている。
Therefore, in recent years, much research has been conducted on a catalyst for purifying nitrogen oxides without using NH 3 in an oxidizing atmosphere in the presence of excess oxygen. Among them, a method of removing NOx by utilizing HC and O 2 contained in the exhaust gas has attracted attention.

【0008】現在、そのような触媒として、ゼオライト
に銅を担持した触媒〔例えば特開平1−151706号
公報、第69回触媒討論会予行集3F108(199
2)〕や、ゼオライトにコバルト、希土類、銅およびま
たはロジウムを含む触媒(特開平4−219147号公
報)が報告されている。
At present, as such a catalyst, a catalyst in which copper is supported on zeolite [for example, JP-A-1-151706, 69th Symposium on Catalysis, 3F108 (199)
2)] or a catalyst containing cobalt, rare earth, copper and / or rhodium in zeolite (Japanese Patent Laid-Open No. 4-219147).

【0009】また、Al23にLaとBa及び三元触媒
成分Ptを含有させた触媒を希薄燃焼可能なエンジンの
排気通路に設置することで、空燃比がリーンからストイ
キに至るまでNOxを浄化する方法(特開平5−261
287号後方)が報告されている。
Further, by installing a catalyst in which La and Ba are contained in Al 2 O 3 and the three-way catalyst component Pt in the exhaust passage of an engine capable of lean combustion, NOx is emitted from the lean air condition to the stoichiometric ratio. Purification method (Japanese Patent Laid-Open No. 5-261)
No. 287) has been reported.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし前述の方法にお
いては以下のような課題が残されていた。
However, the following problems remain in the above-mentioned method.

【0011】すなわち、ゼオライトに銅を担持した触媒
(特開平1−151706号公報等)は、銅の窒素酸化
物に対する特異な吸着特性から低温度域において極めて
高い性能を示すが、触媒作用を示す温度域(ウインド
ウ)が狭い。
That is, the catalyst in which copper is supported on zeolite (JP-A-1-151706, etc.) exhibits an extremely high performance in a low temperature range due to the unique adsorption property of copper for nitrogen oxides, but exhibits a catalytic action. The temperature range (window) is narrow.

【0012】そこで、ウインドウを広げることを目的と
した触媒として、ゼオライトにコバルト、希土類、銅、
ロジウムを含む触媒(特開平4−219147号公報)
が提案され、比較的広い温度域で窒素酸化物を浄化する
ことができるようになった。
Therefore, as a catalyst for expanding the window, zeolite, cobalt, rare earth, copper,
Catalyst containing rhodium (Japanese Patent Laid-Open No. 4-219147)
Was proposed, and it became possible to purify nitrogen oxides in a relatively wide temperature range.

【0013】しかし、ゼオライトに銅を担持した触媒
は、多量の水が共存すると触媒活性が低下することが知
られている。従って、排気ガス中に水分を含むような自
動車エンジンの排気ガス浄化用触媒としては、更に高い
窒素酸化物浄化性能と耐水性が要求されている。
However, it is known that the catalyst in which copper is supported on zeolite has a low catalytic activity when a large amount of water coexists. Therefore, as a catalyst for purifying exhaust gas of an automobile engine whose exhaust gas contains water, higher nitrogen oxide purifying performance and water resistance are required.

【0014】また、Al23にLaとBa及び三元触媒
成分の一つであるPtを含有させた触媒(特開平5−1
87229号公報)の効果は、La酸化物とBa酸化物
によるPtの粒成長抑制して活性点を減少するのを防止
する触媒劣化と、Ptの触媒作用促進及びNOx吸蔵と
報告されている。NOx吸蔵はリーンで起こり、理論空
燃比近傍においてはCOとHC,H2等の還元剤と反応
してN2として放出される。該触媒は、リーン時におい
ても三元触媒成分であるPtを用いてNOx除去を行な
っているが、一般にPtだけでは三元反応で低温度域に
おいてNOxを完全に除去することは難しいことを考慮
すると、さらに改良する余地があると思われる。
A catalyst in which Al 2 O 3 contains La and Ba and Pt which is one of the three-way catalyst components (Japanese Patent Laid-Open No. 5-1
87229), it is reported that catalyst deterioration that prevents grain growth of Pt due to La oxide and Ba oxide to prevent reduction of active sites, promotion of Pt catalytic action and NOx storage. The NOx occlusion occurs lean, and in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, it reacts with CO and reducing agents such as HC and H 2 and is released as N 2 . The catalyst also removes NOx using Pt, which is a three-way catalyst component, even when lean, but it is generally considered that it is difficult to completely remove NOx in a low temperature range by a three-way reaction with Pt alone. Then, there seems to be room for further improvement.

【0015】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、第1には、例えばエンジンのリーン燃焼域(理論
空燃比より大きい空燃比領域)のように酸素を多く含む
排気ガス中のNOx除去性能を耐水性を保証(排気ガス
中の水蒸気による性能劣化防止)して実現させる排気ガ
ス浄化触媒を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and, firstly, an object thereof is in an exhaust gas containing a large amount of oxygen, such as in a lean combustion region of an engine (air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio). An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst that realizes NOx removal performance by guaranteeing water resistance (preventing performance deterioration due to water vapor in exhaust gas).

【0016】第2には、リーン燃焼域から理論空燃比域
までの排気ガス中のNOx除去性能を向上させた排気ガ
ス浄化触媒或いは装置を提供することにある。
Secondly, it is to provide an exhaust gas purifying catalyst or device which has improved NOx removal performance in exhaust gas from the lean combustion region to the stoichiometric air-fuel ratio region.

【0017】第3には、排気ガス浄化装置の小型化を図
りつつ、リーン燃焼域から理論空燃比域までの排気ガス
中のNOx除去性能を向上させた排気ガス浄化触媒或い
は装置を提供することにある。
Thirdly, to provide an exhaust gas purifying catalyst or device which improves the NOx removal performance in the exhaust gas from the lean combustion region to the stoichiometric air-fuel ratio region while achieving the miniaturization of the exhaust gas purifying device. It is in.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)上記第1の目的を達成するために、基本的には、
排気ガス浄化触媒としてゼオライトに遷移金属とアンチ
モンを含有したものを提案する(これを第1の発明とす
る;請求項1〜請求項6対応)。
(1) In order to achieve the first object, basically,
As an exhaust gas purifying catalyst, a catalyst containing transition metal and antimony in zeolite is proposed (this is the first invention; corresponding to claims 1 to 6).

【0019】〈上記発明の構成要素について〉ゼオライ
トは、アルミノケイ酸塩の結晶で、化学式は、QnAln
Sinn・mH2O(ここでQはNa,Ca,K,B
a,Srの少なくとも一つ、Si/Al>1、nは各組
成元素の個数を示す数値で各組成元素の数値nは必ずし
も一致しない、mは分子の個数を示す数値である)であ
る。また、SiO4四面体とAlO4四面体がOを共有し
て立体的に結合した骨格構造を有するものであれば良
く、各種異なる骨格構造を有するゼオライト種、例えば
モルデナイト、ZSM−5、ホージャサイト、X型、Y
型及びA型などが適用できる。
<Constituent Elements of the Invention> Zeolite is a crystal of aluminosilicate, and its chemical formula is Q n Al n
Si n O n · mH 2 O ( wherein Q is Na, Ca, K, B
At least one of a and Sr, Si / Al> 1, n is a numerical value indicating the number of each compositional element, and the numerical value n of each compositional element does not necessarily match, and m is a numerical value indicating the number of molecules). Further, SiO 4 tetrahedron and AlO 4 tetrahedron may have a skeleton structure in which O is shared in a sterically-bonded manner, and zeolite species having various different skeleton structures, for example, mordenite, ZSM-5, faujasite , X type, Y
Type and A type can be applied.

【0020】また、ゼオライトにはイオン交換点にあら
かじめ存在する物質としてプロトン及びナトリウムイオ
ンなどがあり、これらを区別して例えばH型モルデナイ
ト、Na型ZSM−5などと称されるが、本発明におけ
るゼオライトは表面交換イオン種により限定されるもの
ではない。さらに、Al及びSiの一部をP、V、Ti
などに置換したものでも良く、高い比表面積を有するイ
オン交換体であれば特に好適である。この高比表面積に
より、Cu,Ni,Co,Sb等の活性金属を担体上に
高分散させることが可能となる。前述のイオン交換体
(プロトンやナトリムイオンのような陽イオン)と金属
イオンを交換する性質を持ちコバルト、銅、アルカリ土
類金属元素及び希土類金属元素をイオン交換体として含
有することも可能となる。一般に、この交換率はシリカ
/アルミナ比が小さいほど高い。このゼオライトに次に
述べる金属塩を含有させて、本発明の目的に叶った触媒
を調製できる。
Zeolites include protons and sodium ions as substances that are preexisting at the ion exchange point, and they are referred to as H-type mordenite and Na-type ZSM-5 by distinguishing them. Is not limited by the surface exchange ionic species. In addition, part of Al and Si is P, V, Ti
It may be substituted with, for example, and an ion exchanger having a high specific surface area is particularly preferable. Due to this high specific surface area, active metals such as Cu, Ni, Co and Sb can be highly dispersed on the carrier. It has the property of exchanging metal ions with the aforementioned ion exchangers (cations such as protons and sodium ions), and it is possible to contain cobalt, copper, alkaline earth metal elements and rare earth metal elements as ion exchangers. . Generally, this exchange rate is higher as the silica / alumina ratio is smaller. By adding the following metal salt to this zeolite, a catalyst that meets the object of the present invention can be prepared.

【0021】本発明における遷移金属はCu,Ni,C
oの少なくとも一つからなることが望ましい。
The transition metals in the present invention are Cu, Ni, C
It is desirable that it consists of at least one of o.

【0022】上記触媒調製に用いる金属塩は、遷移金属
塩、アンチモン塩であるが、これらの金属塩として硝酸
塩、酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩などがあり、本発
明はこれらの金属塩の種類に限定されるもではない。
The metal salts used in the above catalyst preparation are transition metal salts and antimony salts. These metal salts include nitrates, acetates, hydrochlorides, sulfates, carbonates, etc. It is not limited to the type of salt.

【0023】本発明となる触媒調製方法として、イオン
交換法、含浸法及び混練法などが適用できる。また、前
記金属塩を含有させる順序として、全てを同時にゼオラ
イトに含有させる方法と、それぞれを順次ゼオライトに
含有させる方法などが適用できる。本発明では、遷移金
属塩とアンチモン塩とゼオライトまたはアルミノケイ酸
塩の結晶とを水を加えながら混練して触媒を調製する方
法が好適であった。また、触媒調製に用いるゼオライト
の形状は粉末、粒状、ハニカムなど任意である。
As the catalyst preparation method of the present invention, an ion exchange method, an impregnation method, a kneading method and the like can be applied. Further, as the order of containing the metal salt, a method of containing all of them in the zeolite at the same time, a method of containing each of them in the zeolite one by one, or the like can be applied. In the present invention, a method of preparing a catalyst by kneading a transition metal salt, an antimony salt, and a crystal of zeolite or aluminosilicate while adding water was preferable. The shape of the zeolite used for preparing the catalyst is arbitrary such as powder, granules, and honeycomb.

【0024】また、アンチモンの含有量は、ゼオライト
100重量%に対して、アンチモン:0.1重量%以上
で1.5重量%以下の条件を満足することが望ましい。
また、遷移金属の含有量に関しては、ゼオライトのAl
原子1個に対して0.4倍〜2倍の原子数となることが
望ましい。
The content of antimony is preferably such that the antimony content is 0.1% by weight or more and 1.5% by weight or less with respect to 100% by weight of zeolite.
Regarding the content of transition metals, Al of zeolite
It is desirable that the number of atoms is 0.4 to 2 times that of one atom.

【0025】これらの金属塩をゼオライトに含有させた
触媒前駆体は、100℃以上150℃未満で1時間以上
2時間未満乾燥処理をした後、300℃以上750℃未
満、好ましくは500℃程度で2時間程度焼成処理する
ことが望ましい。
The catalyst precursor containing these metal salts in zeolite is dried at 100 ° C. or higher but lower than 150 ° C. for 1 hour or longer but shorter than 2 hours, and then dried at 300 ° C. or higher but lower than 750 ° C., preferably about 500 ° C. It is desirable to perform a baking treatment for about 2 hours.

【0026】前記の如く製造された触媒の形状は、粉
末、粒状、ペレット状、ハニカム状など任意であり、コ
ージェライト、メタルハニカムなど任意の多孔質担体に
担持して使用することも可能である。
The catalyst produced as described above may have any shape such as powder, granules, pellets, or honeycomb, and it can be used by supporting it on any porous carrier such as cordierite or metal honeycomb. .

【0027】本触媒は少なくとも酸素、炭化水素及び窒
素酸化物を含むガスに適用でき、ガソリンエンジン排気
ガス、ディーゼルエンジン排気ガス等のエンジン排気ガ
スに、また必要に応じてこれらの排気ガスに炭化水素を
添加して使用することができる。〈本触媒の使用条件〉 触媒温度:100℃以上で800℃以下、好ましくは2
00℃以上で500℃以下 酸素濃度:0.5%以上で20%以下 が望ましく、NOx濃度及びHC濃度はC/N原子比で
0.5以上で10以下、好ましくは1〜5程度で使用す
ることが望ましい。
The present catalyst can be applied to gases containing at least oxygen, hydrocarbons and nitrogen oxides, and can be applied to engine exhaust gases such as gasoline engine exhaust gas and diesel engine exhaust gas, and to these exhaust gases as necessary. Can be added for use. <Use conditions of the catalyst> Catalyst temperature: 100 ° C or higher and 800 ° C or lower, preferably 2
Oxygen concentration: 0.5% or more and 20% or less is desirable, and NOx concentration and HC concentration are 0.5 or more and 10 or less, preferably about 1 to 5 in terms of C / N atomic ratio. It is desirable to do.

【0028】〈使用態様〉上記構成よりなる触媒は、用
途に応じて単独使用或いは他の種類の触媒と組み合わせ
て使用することも可能である。
<Aspects of Use> The catalyst having the above structure can be used alone or in combination with other types of catalysts depending on the intended use.

【0029】図1は、その使用態様例を示すもので、符
号1が本発明触媒(ゼオライトに遷移金属とアンチモン
を含有するもの;以下、リーン燃焼用NOx触媒と称す
る場合もある)、符号3が三元触媒である。
FIG. 1 shows an example of its use, wherein reference numeral 1 is the catalyst of the present invention (zeolite containing a transition metal and antimony; hereinafter also referred to as lean burning NOx catalyst), reference numeral 3 Is a three-way catalyst.

【0030】図1(A)は、本発明触媒1の単独使用例
であり、エンジンの排気流路15にリーン燃焼用NOx
触媒1を設置する(これを第1の使用態様とする)。
FIG. 1 (A) shows an example of single use of the catalyst 1 of the present invention, in which lean combustion NOx is provided in the exhaust passage 15 of the engine.
The catalyst 1 is installed (this is the first usage mode).

【0031】図1(B)は、本発明触媒1と三元触媒3
とを併用したものである。本使用例は、自動車エンジン
の排気ガス浄化のようにNOx除去(NOx還元)に加
えてHC,COの除去(酸化除去)を広い空燃比領域で
行なう必要がある場合である。この場合には、エンジン
の排気流路15に本発明のリーン燃焼用NOx触媒1を
エンジンと三元触媒3の間に設置する(これを第2の使
用態様とする)。
FIG. 1B shows the catalyst 1 of the present invention and the three-way catalyst 3.
It is a combination of and. This example of use is a case where it is necessary to remove HC and CO (oxidation removal) in a wide air-fuel ratio region in addition to NOx removal (NOx reduction) like exhaust gas purification of an automobile engine. In this case, the lean-burn NOx catalyst 1 of the present invention is installed between the engine and the three-way catalyst 3 in the exhaust passage 15 of the engine (this is the second usage mode).

【0032】図1(B)の変形例として、図1(C)に
示すように、ストイキ時には、例えばバイパス5を用い
て三元触媒3のみに排気ガスが流れる構成にしてもよ
い。この場合のバイパス5の選択は、ストイキ検出によ
り切替弁4を切替制御することにより行なわれる(これ
を第3の使用態様とする)。
As a modification of FIG. 1 (B), as shown in FIG. 1 (C), the exhaust gas may flow only to the three-way catalyst 3 by using, for example, the bypass 5 at the time of stoichiometry. In this case, the selection of the bypass 5 is performed by controlling the switching of the switching valve 4 by the stoichiometric detection (this is a third usage mode).

【0033】また、図1(D)の符号9に示すように、
本発明のリーン燃焼用NOx触媒と三元触媒と一体化
(ただし、三元触媒より前段に本発明のリーン燃焼用N
Ox触媒を配置する必要がある)させて設置する(これ
を第4の使用態様とする)。
Further, as indicated by reference numeral 9 in FIG.
The lean-burn NOx catalyst and the three-way catalyst of the present invention are integrated (however, the lean-burn N of the present invention precedes the three-way catalyst).
The Ox catalyst needs to be arranged) and installed (this is the fourth mode of use).

【0034】(2)上記第2の目的を達成するため、次
のようなものを提案する。
(2) In order to achieve the above second object, the following is proposed.

【0035】これを、図2,図3の使用態様例の符号を
引用して説明する。
This will be described with reference to the reference numerals of the examples of use in FIGS.

【0036】一つは排気ガス浄化装置として、図2
(A)に示すように、エンジンの排気流路15に、理論
空燃比より大きい空燃比領域において窒素酸化物除去性
能を有するリーン燃焼用NOx触媒1を設置すると共
に、該触媒1の後段に理論空燃比より大きい空燃比領域
で窒素酸化物を吸着し理論空燃比域で窒素酸化物を放出
することが可能な吸着材2を設置し、さらに、該吸着材
2の後段に三元触媒3を設置して成る(これを第2−1
の発明とする;請求項7対応)ものを提案する。なお、
この変形例として、図2(B)に示すように、エンジン
がストイキで燃焼した場合には、排気ガスがリーン燃焼
用NOx触媒1をバイパスして吸着材2へ流れるバイパ
ス流路5を備えたものを提案する(請求項8対応)。
One is an exhaust gas purifying apparatus as shown in FIG.
As shown in (A), a lean-burn NOx catalyst 1 having nitrogen oxide removal performance in an air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio is installed in the exhaust passage 15 of the engine, and a theoretical stage is provided downstream of the catalyst 1. An adsorbent 2 capable of adsorbing nitrogen oxides in the air-fuel ratio region larger than the air-fuel ratio and releasing nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region is installed, and further, a three-way catalyst 3 is provided in the subsequent stage of the adsorbent 2. Installed (This is 2-1
The invention is defined as: (corresponding to claim 7). In addition,
As a modified example, as shown in FIG. 2 (B), when the engine burns in stoichiometry, the exhaust gas bypasses the lean-burn NOx catalyst 1 and has a bypass flow path 5 that flows to the adsorbent 2. Propose a thing (corresponding to claim 8).

【0037】もう一つは、図2(C)に示すように、排
気ガス浄化触媒6として、エンジンの理論空燃比で排気
ガス中の窒素酸化物を除去する三元触媒成分、理論空燃
比より大きい空燃比領域で窒素酸化物を吸着し理論空燃
比域で窒素酸化物を放出することが可能な吸着材成分、
並びに理論空燃比以上の領域で窒素酸化物を除去する性
能を有するリーン燃焼用NOx触媒成分を含んだものを
提案する(これを第2−2の発明とする;請求項9対
応)。この場合、触媒6の構成を、多孔質ハニカムに吸
着材2の成分をコートし、その上に三元触媒の成分3の
層をコートし、さらにその上にリーン燃焼用NOx触媒
1の成分の層をコートした多層ハニカムとしても良い
(請求項11対応)。なお、このコートしたものについ
ては、後述の第3−2の発明で述べてある。
The other is, as shown in FIG. 2C, the exhaust gas purifying catalyst 6 is a three-way catalyst component for removing nitrogen oxides in the exhaust gas at the theoretical air-fuel ratio of the engine, based on the theoretical air-fuel ratio. An adsorbent component capable of adsorbing nitrogen oxides in a large air-fuel ratio region and releasing nitrogen oxides in the theoretical air-fuel ratio region,
In addition, it is proposed to include a lean-burn NOx catalyst component having the ability to remove nitrogen oxides in a region equal to or higher than the stoichiometric air-fuel ratio (this is the invention of No. 2-2; corresponding to claim 9). In this case, the structure of the catalyst 6 is such that the porous honeycomb is coated with the component of the adsorbent 2, the layer of the component 3 of the three-way catalyst is coated thereon, and the component of the lean combustion NOx catalyst 1 is further coated thereon. A multilayer honeycomb coated with layers may be used (corresponding to claim 11). In addition, this coated product is described in a third invention to be described later.

【0038】さらに、これらの発明の変形例として、図
3(A)に示すように、吸着材2の成分とリーン燃焼用
NOx触媒1の成分を含有した触媒7の後段に、三元触
媒3を設定したものを提案する(これを第2−3の発明
とする;請求項14対応)。この場合、ストイキで燃焼
した場合には、触媒7をバイパスして三元触媒3に排気
ガスを導くバイパスを設けても良い(請求項15対
応)。また、これに関連して、多孔質ハニカムに、吸着
材2の成分の層と、その上にリーン燃焼用NOx触媒1
の成分の層をコートしたものを提案する(請求項13対
応)。
Further, as a modification of these inventions, as shown in FIG. 3A, the three-way catalyst 3 is provided after the catalyst 7 containing the components of the adsorbent 2 and the NOx catalyst 1 for lean combustion. Is proposed (this is a second to third invention; corresponding to claim 14). In this case, when the combustion is stoichiometric, a bypass may be provided to bypass the catalyst 7 and guide the exhaust gas to the three-way catalyst 3 (corresponding to claim 15). Further, in connection with this, a layer of components of the adsorbent 2 and a lean combustion NOx catalyst 1 are formed on the porous honeycomb.
It is proposed to coat a layer of the above component (corresponding to claim 13).

【0039】さらに、図3(B)に示すように、リーン
燃焼用NOx触媒1の後段に、三元触媒3の成分と吸着
材2の成分を含有した触媒8を設置したものを提案する
(これを第2−4の発明とする;請求項16対応)。こ
の場合、触媒8を、多孔質ハニカムに吸着材2の成分の
層をコートし、その上に三元触媒3の成分の層をコート
した多層ハニカムにより構成しても良い(請求項17対
応)。また、その変形例として、ストイキ時には、リー
ン燃焼用NOx触媒1をバイパスして上記触媒8に排気
ガスが流れるようにしても良い(これを第2−5の発明
とする;請求項18対応)。
Further, as shown in FIG. 3 (B), it is proposed that a catalyst 8 containing the components of the three-way catalyst 3 and the adsorbent 2 is installed in the latter stage of the lean-burn NOx catalyst 1 ( This is defined as a second to fourth inventions (corresponding to claim 16). In this case, the catalyst 8 may be composed of a multilayer honeycomb in which a layer of the component of the adsorbent 2 is coated on a porous honeycomb, and a layer of the component of the three-way catalyst 3 is coated on the porous honeycomb (corresponding to claim 17). . Further, as a modification thereof, at the time of stoichiometry, the lean combustion NOx catalyst 1 may be bypassed so that the exhaust gas flows through the catalyst 8 (this is referred to as a second to fifth inventions; claim 18). .

【0040】なお、上記2−1〜2−5発明におけるリ
ーン燃焼用NOx触媒は上記第1の発明に係るものを含
むが、本発明の要旨は、これに限定するものではない。
The NOx catalyst for lean combustion in the 2-1 to 2-5 inventions includes the one according to the first invention, but the gist of the invention is not limited to this.

【0041】(3)上記第3の目的を達成するために、
基本的には、次のような課題解決手段を提案する。これ
を図7の実施例の符号を引用して説明する。
(3) In order to achieve the third object,
Basically, the following problem solving means are proposed. This will be described with reference to the reference numerals of the embodiment of FIG.

【0042】一つは、図7(a)に示すように、エンジ
ンの排気ガスを通す多孔質ハニカム10Aに、理論空燃
比で窒素酸化物を除去する三元触媒成分の層13をコー
トし、さらにその上に理論空燃比より大きい空燃比領域
で窒素酸化物を除去する性能を有するリーン燃焼用NO
x触媒成分の層11をコートして、排気ガス浄化触媒を
構成する(これを第3−1の発明とする;請求項10対
応)。
First, as shown in FIG. 7 (a), a porous honeycomb 10A through which engine exhaust gas is passed is coated with a layer 13 of a three-way catalyst component for removing nitrogen oxides at a stoichiometric air-fuel ratio, Furthermore, lean combustion NO having the ability to remove nitrogen oxides in the air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio
An x-catalyst component layer 11 is coated to form an exhaust gas purification catalyst (this is referred to as a 3-1 invention; claim 10).

【0043】もう一つは、図7(b)に示すように、エ
ンジンの排気ガスを通す多孔質ハニカム10Aに、理論
空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物を吸着し理論
空燃比域で窒素酸化物を放出する吸着材成分の層12を
コートし、その上に理論空燃比で窒素酸化物を除去する
三元触媒成分の層13をコートし、さらにその上に理論
空燃比より大きい領域で窒素酸化物を除去する性能を有
するリーン燃焼用NOx触媒成分の層11をコートし
て、排気ガス浄化触媒を構成する(これを第3−2の発
明とする;請求項11対応)。
The other is, as shown in FIG. 7B, in the stoichiometric air-fuel ratio region, nitrogen oxides are adsorbed in the air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio to the porous honeycomb 10A through which the exhaust gas of the engine passes. A layer 12 of an adsorbent component that releases nitrogen oxides is coated, a layer 13 of a three-way catalyst component that removes nitrogen oxides at a stoichiometric air-fuel ratio is coated thereon, and a region larger than the stoichiometric air-fuel ratio is further coated thereon. The exhaust gas purifying catalyst is formed by coating the layer 11 of the lean-burn NOx catalyst component having the ability to remove nitrogen oxides with the above (this is the invention of claim 3-2; corresponding to claim 11).

【0044】或いは、第3−2の発明のうち、層の配列
を入れ替えて、エンジンの排気ガスを通す多孔質ハニカ
ム10Aに、理論空燃比で窒素酸化物を除去する三元触
媒成分の層13をコートし、その上に理論空燃比より大
きい空燃比領域で窒素酸化物を吸着し理論空燃比域で窒
素酸化物を放出する吸着材成分の層12をコートし、さ
らにその上に理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸
化物を除去する性能を有するリーン燃焼用NOx触媒成
分の層11をコートして、排気ガス浄化触媒を構成する
(これを第3−3の発明とする;請求項12対応)。
Alternatively, in the third to third inventions, the layer arrangement is exchanged, and the three-way catalyst component layer 13 for removing nitrogen oxides at the stoichiometric air-fuel ratio is added to the porous honeycomb 10A through which the exhaust gas of the engine passes. And a layer 12 of an adsorbent component that adsorbs nitrogen oxides in the air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio and releases nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region, and further coats the stoichiometric air-fuel ratio An exhaust gas purifying catalyst is constituted by coating a layer 11 of a lean-burn NOx catalyst component having a capability of removing nitrogen oxides in a larger air-fuel ratio region (this is referred to as a third to third inventions; 12 correspondence).

【0045】なお、上記リーン燃焼用NOx触媒成分の
層11は、上記第1の発明に係るものを含むが、本発明
の要旨は、これに限定するものではない。
The layer 11 of the NOx catalyst component for lean combustion includes the layer according to the first invention, but the gist of the present invention is not limited to this.

【0046】[0046]

【作用】[Action]

(1)第1の発明の作用…ゼオライト(触媒担持体)に
含有される遷移金属(例えば、Co,Cu,Ni等),
アンチモン(Sb)の、O2過剰及びHC共存下でのN
Oxに対する反応機構は必ずしも明らかではないが、次
の作用を発現すると考えられる。
(1) Action of the first invention ... Transition metal (eg, Co, Cu, Ni, etc.) contained in zeolite (catalyst support),
N in the presence of antimony (Sb) in excess of O 2 and HC
Although the reaction mechanism for Ox is not always clear, it is considered to exert the following effects.

【0047】遷移金属は、NOxをO2,HCと反応さ
せてN2へ還元除去するための反応場であり(NOx+
HC+O2→N2+H2O+CO2)、一方、アンチモン
は、HC類の低温度域での燃焼抑制効果(これを、化学
式で示せばHC+O2→CO2,COからなる反応を抑制
して、HCの減少を上記NOx反応のために抑える効果
といえる)及び触媒上への水吸着の防止材料(撥水)と
して働くと考えられる。ただし、遷移金属、アンチモン
の全てがイオン交換されている必要性は必ずしもない。
The transition metal is a reaction field for reacting NOx with O 2 and HC to reduce and remove N 2 (NOx +
HC + O 2 → N 2 + H 2 O + CO 2 ), on the other hand, antimony suppresses the combustion of HCs in a low temperature range (suppressing the reaction consisting of HC + O 2 → CO 2 , CO, if this is represented by a chemical formula, It can be said that the effect of suppressing the decrease of HC due to the above NOx reaction) and a material for preventing water adsorption on the catalyst (water repellency). However, it is not always necessary that all transition metals and antimony be ion-exchanged.

【0048】上記の作用によって、温度領域のウインド
ウを広げかつ水蒸気の影響をほとんど受けずにO2過剰
の下でもNOxを浄化できる。
By the above action, NOx can be purified even in the presence of excess O 2 with a window in the temperature range widened and hardly affected by water vapor.

【0049】なお、第1の発明の使用態様例のうち、使
用態様1〔図1(A)〕は、上記第1の発明の作用その
ものをなすことで、特にリーン燃焼域(理論空燃比より
も大きい空燃比領域でO2過剰及びHC共存下)でのN
Ox浄化(N2への還元除去)を図れる。
Among the usage examples of the first invention, usage mode 1 (FIG. 1 (A)) is the same as that of the first invention, and therefore, particularly in the lean combustion region (from the theoretical air-fuel ratio). N in a large air-fuel ratio region with O 2 excess and HC coexistence)
Ox purification (reduction removal to N 2 ) can be achieved.

【0050】使用態様2〜3〔図1(B)〜図1
(D)〕では、リーン燃焼時には、本発明におけるリー
ン燃焼用NOx触媒1によりNOxをHC及びO2と反
応させることで還元除去され、ストイキ時には、HC,
CO,NOx同士が反応することでNOxが浄化され
る。このとき、HC,COもNOx及びO2との酸化反
応で浄化されることはいうまでもない。
Usage Modes 2 to 3 [FIG. 1 (B) to FIG.
In (D)], during lean combustion, NOx is reduced and reduced by reacting NOx with HC and O 2 by the lean-burn NOx catalyst 1 of the present invention.
NOx is purified by the reaction between CO and NOx. At this time, it goes without saying that HC and CO are also purified by the oxidation reaction with NOx and O 2 .

【0051】(2)第2−1の発明の作用 リーン燃焼時(理論空燃比より大きい空燃比域)には、
もっぱらリーン燃焼用NOx触媒1を介して排気ガス中
のNOxがHC,O2と反応してある程度除去(還元)
され、除去されなかったNOxは次段の吸着材2により
吸着され、外気へ排出するNOxを大幅に低減すること
ができる。
(2) Action of the 2-1 invention During lean combustion (air-fuel ratio range larger than stoichiometric air-fuel ratio),
NOx in the exhaust gas reacts with HC and O 2 exclusively through the lean-burn NOx catalyst 1 to remove (reduce) to some extent.
The NOx that has been removed and not removed is adsorbed by the adsorbent 2 at the next stage, and the NOx discharged to the outside air can be greatly reduced.

【0052】ストイキ(理論空燃比域)状態では、主に
三元触媒(例えば、貴金属:ロジウム、パラジウム、白
金)3により、排気ガス中のCO,HC,NOxが触媒
作用により反応しあって、CO2,H2O,N2として排
出されるが、この場合、吸着材2に吸着されていたNO
xも三元触媒に放出(NOx脱離)されて、N2に還元
除去される。このような吸着材2の特性を有するものと
しては、LaとBaから構成される酸化物または複合酸
化物等がある。
In the stoichiometric (theoretical air-fuel ratio range) state, CO, HC and NOx in the exhaust gas react with each other by the catalytic action mainly by the three way catalyst (for example, noble metal: rhodium, palladium, platinum) 3. It is discharged as CO 2 , H 2 O, and N 2 , but in this case, the NO adsorbed on the adsorbent 2
x is also released to the three-way catalyst (desorption of NOx) and is reduced and removed to N 2 . An oxide or a composite oxide composed of La and Ba has the characteristics of the adsorbent 2.

【0053】その結果、リーンからストイキまでNOx
を効率良く除去することができる。
As a result, NOx from lean to stoichiometric
Can be removed efficiently.

【0054】なお、本発明では、リーン燃焼用NOx触
媒より後段に三元触媒を配置するが、これと逆の配置に
した場合には、リーン燃焼時にNOxの還元反応に必要
とするHCが三元触媒で除去されてしまいリーン燃焼用
NOxが有効に作用し得ないので、本発明の配置を順守
する必要がある。
In the present invention, the three-way catalyst is arranged downstream of the lean-burn NOx catalyst. However, when the three-way catalyst is arranged in the opposite direction, the amount of HC required for the NOx reduction reaction during lean combustion is reduced to three. Since the NOx for lean combustion cannot be effectively worked because it is removed by the original catalyst, it is necessary to comply with the arrangement of the present invention.

【0055】第2−2の発明の作用…本発明は、上記第
2−1の発明のようなリーン燃焼用NOx触媒1、吸着
材2、三元触媒3の成分を一つにまとめて収納したもの
で、この一つにまとめたものを図で表せば、図2(C)
の符号の6となり、本発明でも上記第2−1の発明と同
様の作用をなすことができる。また、第2−3〜第2−
5の発明でも上記第2−1発明同様の作用がなされる。
The function of the second to second inventions ... In the present invention, the components of the lean combustion NOx catalyst 1, the adsorbent 2 and the three-way catalyst 3 as in the above 2-1 invention are stored together. This is summarized in Fig. 2 (C).
In the present invention, the same operation as the above 2-1 invention can be performed. In addition, 2-3 to 2-
In the fifth aspect of the invention, the same operation as that of the second aspect of the invention is performed.

【0056】(3)第3−1の発明の作用…エンジンの
排気ガスが多孔質ハニカム10Aの各孔14を通過する
過程で、各ガス通過孔14の側壁に設けたリーン燃焼用
NOx触媒成分の層11と三元触媒成分の層13を浸透
する。そのため、リーン燃焼時のNOxは、リーン燃焼
用NOx触媒成分の層11でその他の排気成分であるH
C,O2等と反応してN2に還元される。ストイキ時に
は、三元触媒により、排気ガス中のCO,HC,NOx
が触媒作用により反応しあって、CO2,H2O,N2
して排出される。しかも、本発明によれば、リーン燃焼
用NOx触媒11と三元触媒成分の層13とを多孔質ハ
ニカム10Aに積層状にコートして一つにまとめること
ができるので、排気ガス浄化触媒の小型化を図り得る。
(3) Action of the 3-1th invention: NOx catalyst component for lean combustion provided on the side wall of each gas passage hole 14 in the process in which engine exhaust gas passes through each hole 14 of the porous honeycomb 10A. Layer 11 and the three-way catalyst component layer 13 are permeated. Therefore, the NOx at the time of lean combustion is H which is the other exhaust component in the layer 11 of the NOx catalyst component for lean combustion.
It reacts with C, O 2, etc. and is reduced to N 2 . At the time of stoichiometry, CO, HC, and NOx in the exhaust gas are controlled by the three-way catalyst
React with each other by a catalytic action and are discharged as CO 2 , H 2 O and N 2 . Moreover, according to the present invention, the NOx catalyst 11 for lean combustion and the layer 13 of the three-way catalyst component can be coated on the porous honeycomb 10A in a laminated form to be integrated, so that the exhaust gas purifying catalyst can be made compact. Can be realized.

【0057】第3−2の発明の作用…エンジンの排気ガ
スが多孔質ハニカム10Aの各孔14を通過する過程
で、各ガス通過孔14の側壁に設けたリーン燃焼用NO
x触媒成分の層11,三元触媒成分の層13,吸着材の
層12を浸透する。
Action of the 3-2nd invention: lean combustion NO provided on the side wall of each gas passage hole 14 in the process of the engine exhaust gas passing through each hole 14 of the porous honeycomb 10A.
The catalyst component layer 11, the three-way catalyst component layer 13, and the adsorbent layer 12 are permeated.

【0058】リーン燃焼時(理論空燃比より大きい空燃
比域)には、もっぱらリーン燃焼用NOx触媒の層11
を介して排気ガス中のNOxがHC,O2と反応してあ
る程度除去(還元)され、除去されなかったNOxは三
元触媒の層13を通過して吸着材の層12により吸着さ
れ、外気へ排出するNOxを大幅に低減することができ
る。
During lean combustion (air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio), the NOx catalyst layer 11 for lean combustion is exclusively used.
The NOx in the exhaust gas reacts with HC and O 2 through the catalyst to be removed (reduced) to some extent, and the NOx that has not been removed passes through the three-way catalyst layer 13 and is adsorbed by the adsorbent layer 12 to release the outside air. It is possible to significantly reduce the NOx discharged to.

【0059】ストイキ(理論空燃比域)状態では、主に
三元触媒成分の層13により、排気ガス中のCO,H
C,NOxが触媒作用により反応しあって、CO2,H2
O,N2として排出されるが、この場合、吸着材の層1
2に吸着されていたNOxも三元触媒に放出(NOx脱
離)されて、N2に還元除去される。
In the stoichiometric (theoretical air-fuel ratio range) state, CO, H in the exhaust gas is mainly formed by the layer 13 of the three-way catalyst component.
C and NOx react with each other by a catalytic action to produce CO 2 , H 2
It is discharged as O and N 2 , but in this case, layer 1 of the adsorbent
The NOx adsorbed on 2 is also released (NOx desorption) to the three-way catalyst and reduced and removed to N 2 .

【0060】なお、本発明では、リーン燃焼用NOx触
媒の層11を機能させるためには、これを最外層に配置
し、これより後に三元触媒成分の層13及び吸着材成分
の層12を配置する必要がある。
In the present invention, in order to function the layer 11 of the lean-burn NOx catalyst, it is arranged in the outermost layer, and after that, the three-way catalyst component layer 13 and the adsorbent component layer 12 are arranged. Need to be placed.

【0061】また、本発明においても、リーン燃焼用N
Ox触媒11,三元触媒成分の層13,吸着材成分の層
12とを多孔質ハニカムに積層状にコートして一つにま
とめることができるので、排気ガス浄化触媒の小型化を
図り得る。
Also in the present invention, N for lean combustion is used.
Since the porous honeycomb can be coated with the Ox catalyst 11, the three-way catalyst component layer 13, and the adsorbent component layer 12 in a laminated form, the exhaust gas purification catalyst can be miniaturized.

【0062】第3−3の発明も、機構的には第3−2の
発明同様の作用がなされる。
In the 3rd to 3rd inventions, mechanically, the same operation as that of the 3rd to 3rd inventions is performed.

【0063】[0063]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.

【0064】〔実施例1〕H型ZSM−5〔SiO2
Al23モル比:50,Na2O:0.02wt(重
量)%〕100重量部に対して、銅:2.0wt%,ニ
ッケル:1.5wt%を含有し、さらに表1に示すアン
チモン濃度が得られるように実施例触媒(1)から実施
例触媒(6)を調製した。
Example 1 H-type ZSM-5 [SiO 2 /
Al 2 O 3 molar ratio: 50, Na 2 O: 0.02 wt (weight)%] 100 parts by weight, copper: 2.0 wt%, nickel: 1.5 wt% are contained, and further shown in Table 1. Example catalysts (1) to (6) were prepared so that the antimony concentration was obtained.

【0065】例えば、表1における実施例触媒(1)の
場合、前記H型ZSM−5の粉末30gに硝酸銅3水和
物の結晶2.3g、硝酸ニッケル6水和物の結晶2.2
g及び3塩化アンチモンの結晶0.06gを加え、らい
かい機で混練した。続いて、これに蒸留水を加え、乾燥
混合物がペースト状に変わるまで、約15分間混練し
た。前記ペーストを約100℃で約2時間乾燥後、約5
00℃で焼成する。続いて、室温まで自然冷却する。こ
の粉末触媒を粒径1mm以上2mm未満に加圧成型して
供試触媒を得た。
For example, in the case of the example catalyst (1) in Table 1, 30 g of the H-type ZSM-5 powder, 2.3 g of crystals of copper nitrate trihydrate, and 2.2 crystals of nickel nitrate hexahydrate.
g and 0.06 g of crystals of antimony trichloride were added, and the mixture was kneaded with a muller. Subsequently, distilled water was added thereto, and the mixture was kneaded for about 15 minutes until the dry mixture turned into a paste. After drying the paste at about 100 ° C. for about 2 hours, about 5
Bake at 00 ° C. Then, it is naturally cooled to room temperature. This powder catalyst was pressure-molded to a particle size of 1 mm or more and less than 2 mm to obtain a test catalyst.

【0066】[0066]

【表1】 「比較例1」実施例1において、3塩化アンチモンを加
えない以外は全く同様にしてH型ZSM−5、100重
量部に対して銅:2.0wt%,ニッケル:1.5wt
%を含有する比較例触媒(1)を調製した。
[Table 1] Comparative Example 1 H-type ZSM-5 was exactly the same as in Example 1 except that antimony trichloride was not added, and copper: 2.0 wt% and nickel: 1.5 wt per 100 parts by weight.
% Comparative catalyst (1) was prepared.

【0067】「実験例1」上記実施例触媒(1)〜
(6)及び比較例触媒(1)を次の条件で窒素酸化物
(NOx)の浄化性能試験を行なった。触媒3cm
3を、パイレックス製反応管に充填した。これを、電気
炉により外から加熱し、150℃にした後、反応ガスを
流通させ、10℃/mの速度で600℃まで昇温させ、
反応を行なった。
[Experimental Example 1] Catalyst (1)-
A nitrogen oxide (NOx) purification performance test was conducted on (6) and Comparative Example catalyst (1) under the following conditions. 3 cm catalyst
3 was filled in a Pyrex reaction tube. This is heated from the outside by an electric furnace to 150 ° C., then a reaction gas is circulated to raise the temperature to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./m,
The reaction was carried out.

【0068】反応ガスは、NO:1000ppm,C3
8:1000ppm,酸素:10%,窒素:残部と
し、空間速度60,000h~1となる様に流通させた。
以上の操作により浄化されたNOxの濃度は、化学分光
法で測定した。
The reaction gas was NO: 1000 ppm, C 3
H 8: 1000ppm, oxygen: 10%, nitrogen: and the rest were distributed as a space velocity of 60,000h ~ 1.
The concentration of NOx purified by the above operation was measured by chemical spectroscopy.

【0069】第2表に、触媒層入口温度200〜500
℃での平均浄化率(平均除去率)を示した。
Table 2 shows the catalyst layer inlet temperature of 200 to 500.
The average purification rate (average removal rate) at ° C is shown.

【0070】実施例触媒(1)〜(5)は比較例触媒1
と同等以上のNOx平均浄化率を示したが、実施例触媒
(6)は比較例触媒1より劣っていた。また、アンチモ
ンを含有させることで、比較例触媒(1)に比べ、最大
浄化率は低下するが最大浄化率温度は高温度側へシフト
した(これについては、後述の第3表により説明す
る)。かつ、平均浄化率は比較例触媒に比べてほとんど
向上しており、実施例触媒は低温度域から高温度域まで
平均的にNOxを除去している。
Example catalysts (1) to (5) are comparative example catalysts 1.
Although the NOx average purification rate was equal to or higher than, the Example catalyst (6) was inferior to the Comparative catalyst 1. In addition, by containing antimony, the maximum purification rate was decreased as compared with the comparative catalyst (1), but the maximum purification rate temperature was shifted to the high temperature side (this will be described in Table 3 below). . Moreover, the average purification rate is almost improved as compared with the comparative example catalyst, and the example catalyst removes NOx on average from the low temperature region to the high temperature region.

【0071】ここで、浄化率は触媒層入口に対する出口
でのNOxの除去率で次式に従って算出し、平均浄化率
は触媒層入口温度200℃以上500℃以下の浄化率の
平均値とした。
Here, the purification rate is the removal rate of NOx at the outlet with respect to the catalyst layer inlet, calculated according to the following equation, and the average purification rate is the average value of the purification rates at the catalyst layer inlet temperature of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less.

【0072】[0072]

【数1】 [Equation 1]

【0073】[0073]

【表2】 「実験例2」実験例1と全く同じ実験を行ない、炭化水
素(HC)の除去測定を行なった。
[Table 2] "Experimental Example 2" Exactly the same experiment as in Experimental Example 1 was conducted to measure the removal of hydrocarbons (HC).

【0074】第3表に触媒層入口温度300℃〜400
℃でのHC除去率を示した。アンチモンはHCの燃焼抑
制効果剤として働いている。ここで、HC除去率は次式
に従って算出した。
Table 3 shows the catalyst layer inlet temperature of 300 ° C to 400 ° C.
The HC removal rate at ° C was shown. Antimony acts as a combustion suppressing effect agent for HC. Here, the HC removal rate was calculated according to the following equation.

【0075】[0075]

【数2】 [Equation 2]

【0076】[0076]

【表3】 第3表 触媒 HC除去率(%) 300℃ 350℃ 400℃ 実施例触媒(1) 80 100 100 実施例触媒(2) 78 100 100 実施例触媒(3) 75 100 100 実施例触媒(4) 72 94 100 実施例触媒(5) 65 75 100 実施例触媒(6) 63 73 100 比較例触媒(1) 80 100 100 この表3の実験データからも明らかなように、実施例触
媒(1)〜実施例触媒(6)では、300℃,350℃
の温度領域でHC除去率が低下する。このことは、NO
xが雰囲気中に存在する場合には、NOxの還元剤とな
るべきHCが多く存在することを意味する。これによっ
て、NOxの最大浄化率温度が高温度側にシフトし、幅
広い温度領域でHCを確保してNOx浄化促進を図って
いることが理解できる。すなわち、アンチモンはHCの
燃焼抑制(酸化抑制)効果剤として働いている。
Table 3 Table 3 Catalyst HC removal rate (%) 300 ° C. 350 ° C. 400 ° C. Example catalyst (1) 80 100 100 Example catalyst (2) 78 100 100 100 Example catalyst (3) 75 100 100 Example catalyst (4) 72 94 100 Example catalyst (5) 65 75 100 Example catalyst (6) 63 73 100 Comparative example catalyst (1) 80 100 100 As is clear from the experimental data in Table 3, the example catalyst ( 1) -Example catalyst (6), 300 ℃, 350 ℃
The HC removal rate decreases in the temperature range of. This is NO
When x is present in the atmosphere, it means that there is a large amount of HC that serves as a reducing agent for NOx. It can be understood from this that the maximum purification rate temperature of NOx shifts to the high temperature side, HC is secured in a wide temperature range, and NOx purification is promoted. That is, antimony acts as a HC combustion suppression (oxidation suppression) effect agent.

【0077】〔実施例2〕上記実施例1において、ZS
M−5をSiO2/Al23モル比80のH型ZSM−
5ゼオライト(Na2O:0.05wt%)に変えた以
外は全く同様とし、表4に示すアンチモン濃度の実施例
触媒を調製した。
Example 2 In the above Example 1, ZS
M-5 is an H-type ZSM with a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 80
Except for changing to 5 zeolite (Na 2 O: 0.05 wt%), the same procedure was performed as in Example 4 except that the antimony concentration shown in Table 4 was prepared.

【0078】[0078]

【表4】 「比較例2」実施例2において、アンチモンを含有しな
い比較例触媒(2)を調製した。
[Table 4] "Comparative Example 2" In Example 2, a comparative catalyst (2) containing no antimony was prepared.

【0079】「実験例3」上記実施例触媒(7)〜(1
2)及び比較例触媒(2)を実験例1と全く同様の方法
でNOx除去率評価を行なった。結果を第5表に示す。
"Experimental Example 3" Catalysts (7) to (1)
The NOx removal rate of 2) and the catalyst of Comparative Example (2) were evaluated in exactly the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 5.

【0080】[0080]

【表5】 〔実施例3〕実施例1において触媒調製方法は同様と
し、ZSM−5をSiO2/Al23モル比16のH型
モルデナイトに変え、H型モルデナイトにCo,Cu,
Ni,Sbを含有させて、第6表に示す実施例触媒(1
3)〜(17)を調製した。表中の「−」は含有操作を
行なっていないことを示す。また、Co,Cu,Niは
硝酸塩の結晶を用いて触媒調製を行なっている。
[Table 5] Example 3 The catalyst preparation method was the same as in Example 1, except that ZSM-5 was replaced with H-type mordenite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 16, and H, mordenite was replaced with Co, Cu,
Example catalysts containing Ni and Sb (1
3) to (17) were prepared. "-" In the table indicates that the containing operation was not performed. For Co, Cu, and Ni, catalyst preparation is performed using crystals of nitrate.

【0081】「比較例3」実施例4において、アンチモ
ンを添加しない以外は全く同様にして比較例触媒(3)
〜(7)を調製した。実施例触媒と合わせて第6表に示
す。
Comparative Example 3 Comparative example catalyst (3) was prepared in the same manner as in Example 4 except that antimony was not added.
~ (7) was prepared. It is shown in Table 6 together with the example catalysts.

【0082】[0082]

【表6】 第6表 含有量(wt%) Co Cu Ni Sb 実施例触媒(13) 2 − 4 0.2 比較例触媒(3) 2 − 4 − 実施例触媒(14) 2 2 − 0.2 比較例触媒(4) 2 2 − − 実施例触媒(15) 4 − − 0.2 比較例触媒(5) 4 − − − 実施例触媒(16) − 4 − 0.2 比較例触媒(6) − 4 − − 実施例触媒(17) − − 3 0.2 比較例触媒(7) − − 3 − 「実験例4」上記実施例触媒(13)〜(17)及び比
較例触媒(3)〜(7)を実験例1と全く同様の方法で
NOx除去率評価を行なった。結果を第7表に示す。
Table 6 Table 6 Content (wt%) Co Cu Ni Sb Example catalyst (13) 2-4 0.2 Comparative example catalyst (3) 2-4- Example catalyst (14) 2 2-0. 2 Comparative catalyst (4) 2 2 − − Example catalyst (15) 4 − − 0.2 Comparative example catalyst (5) 4 − − − Example catalyst (16) − 4 − 0.2 Comparative example catalyst (6) ) -4--Example catalyst (17)-3 0.2 Comparative example catalyst (7)-3-"Experimental example 4" The above-mentioned example catalysts (13) to (17) and comparative example catalyst (3) In (7) to (7), the NOx removal rate was evaluated in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 7.

【0083】[0083]

【表7】 「実験例5」実施例触媒(3)、実施例触媒(8)と比
較例触媒(1)及び(2)を用い、実験例1に水蒸気1
0wt%を加える以外は全く同様の方法でNOx除去率
評価を行なった。結果を第8表に示す。「−」は水蒸気
を添加していないことを示す。アンチモンが添加された
触媒は水蒸気の影響が小さいことがわかる。
[Table 7] "Experimental Example 5" Using Example catalyst (3), Example catalyst (8) and Comparative example catalysts (1) and (2)
The NOx removal rate was evaluated by the same method except that 0 wt% was added. The results are shown in Table 8. "-" Indicates that no steam was added. It can be seen that the catalyst added with antimony is less affected by water vapor.

【0084】[0084]

【表8】 第8表 触媒 水蒸気濃度(%) NOx平均除去率(%) 実施例触媒(3) − 52 実施例触媒(3) 10 50 実施例触媒(8) − 48 実施例触媒(8) 10 46 比較例触媒(1) − 46 比較例触媒(1) 10 23 比較例触媒(2) − 40 比較例触媒(2) 10 24 従って、実施例触媒のうち特に実施例触媒(1)〜(1
7)によれば、リーン燃焼時(理論空燃比より大きな空
燃比域)のNOx浄化効果を高め、しかも、水蒸気によ
るNOx浄化性能低下を防止することができた。
Table 8 Catalyst Catalyst Water vapor concentration (%) NOx average removal rate (%) Example catalyst (3) -52 Example catalyst (3) 1050 Example catalyst (8) -48 Example catalyst (8) 10 46 Comparative catalyst (1) − 46 Comparative catalyst (1) 10 23 Comparative catalyst (2) − 40 Comparative catalyst (2) 10 24 Therefore, among the example catalysts, the example catalysts (1) to ( 1
According to 7), the NOx purification effect at the time of lean combustion (air-fuel ratio range larger than the theoretical air-fuel ratio) can be enhanced, and further, the deterioration of NOx purification performance due to water vapor can be prevented.

【0085】図5に(実施例1)〜(実施例3)のリー
ン燃焼用NOx触媒を、自動車エンジンの排気ガス浄化
触媒装置(リーンバーンシステム仕様車もしくはディー
ゼルエンジン車)に適用した例を示す。この適用例は、
図1(A)の使用態様に相当するものであり、排気ガス
流路15に、リーン燃焼用NOx触媒1を設置するが、
このリーン燃焼用NOx触媒1は、ゼオライトに遷移金
属とアンチモンを含有して調製したもので、多孔質ハニ
カム形状より成る。符号の14は、各排気ガス流通孔で
ある。或いはコージェライト,メタルハニカムに触媒を
担持してもよい。
FIG. 5 shows an example in which the lean combustion NOx catalysts of (Example 1) to (Example 3) are applied to an exhaust gas purifying catalyst device of an automobile engine (lean burn system specification vehicle or diesel engine vehicle). . This application example
This corresponds to the usage mode of FIG. 1A, and the lean combustion NOx catalyst 1 is installed in the exhaust gas flow path 15,
The lean-burn NOx catalyst 1 is prepared by containing a transition metal and antimony in zeolite, and has a porous honeycomb shape. Reference numeral 14 is each exhaust gas circulation hole. Alternatively, the catalyst may be supported on cordierite or a metal honeycomb.

【0086】なお、上記の実施例触媒(1)〜(17)
の触媒と三元触媒を組み合わせることで、リーンからス
トイキまで広い範囲でNOxを除去することができる。
その一例の効果を次の実験例6で確認してある。
The catalysts (1) to (17) of the above examples
By combining the above catalyst and the three-way catalyst, NOx can be removed in a wide range from lean to stoichiometric.
The effect of that example has been confirmed in Experimental Example 6 below.

【0087】「実験例6」実施例触媒(8)の後段に三
元触媒を設置した。触媒量はそれぞれ3cm3とし、パ
イレックス製反応管に充填した。それぞれを、電気炉に
より外から加熱し、150℃にした後、反応ガスを流通
させ、10℃/mの速度で600℃まで昇温させ、反応
を行なった。
"Experimental Example 6" A three-way catalyst was placed after the example catalyst (8). The catalyst amount was set to 3 cm 3 and filled in a Pyrex reaction tube. Each was heated from the outside by an electric furnace to 150 ° C., and then a reaction gas was circulated to raise the temperature to 600 ° C. at a rate of 10 ° C./m to carry out the reaction.

【0088】リーンモデルガスを用いるときは実施例触
媒(8)と三元触媒を流通させ、ストイキモデルガスを
用いるときは三元触媒のみに流通させる方式とした。反
応ガスは、リーンモデルガスとして、NO:0.6%,
36:0.04%,CO:0.1%,CO2:10
%,O2:4%,水蒸気10%,窒素バランスで300
0cc/m、ストイキモデルガスとして、NO:0.1
%,C36:0.05%,CO:0.6%,O2:0.
6%,水蒸気10%,窒素バランスで3000cc/m
を用いた。以上の操作により浄化されたNOxの濃度
は、化学分光法で測定した。効果はリーンガスではNO
xの平均除去率は約48%となり、ストイキガスではほ
ぼ100%となった。
When the lean model gas was used, the example catalyst (8) and the three-way catalyst were circulated, and when the stoichiometric model gas was used, only the three-way catalyst was circulated. The reaction gas is lean model gas, NO: 0.6%,
C 3 H 6: 0.04%, CO: 0.1%, CO 2: 10
%, O 2 : 4%, steam 10%, nitrogen balance 300
0 cc / m, NO: 0.1 as stoichiometric model gas
%, C 3 H 6 : 0.05%, CO: 0.6%, O 2 : 0.
6%, steam 10%, nitrogen balance 3000cc / m
Was used. The concentration of NOx purified by the above operation was measured by chemical spectroscopy. No effect with lean gas
The average removal rate of x was about 48%, and that of stoichiometric gas was almost 100%.

【0089】本実験例は、図1(B)〜図1(D)の使
用態様に相当するもので、そのうち、図1(B)をより
具体化したものが図6である。
This experimental example corresponds to the use mode of FIGS. 1B to 1D, and FIG. 6 is a more specific version of FIG. 1B.

【0090】図6では、本発明に係るリーン燃焼用触媒
1と三元触媒3をいずれもハニカム形状に形成して、排
気流路15の前段に触媒1を、後段に三元触媒3を設置
して、排気ガス浄化装置を構成する。
In FIG. 6, both the lean combustion catalyst 1 and the three-way catalyst 3 according to the present invention are formed in a honeycomb shape, and the catalyst 1 is installed in the front stage of the exhaust passage 15 and the three-way catalyst 3 is installed in the rear stage thereof. Then, the exhaust gas purifying device is configured.

【0091】「実験例7」本実験例は、図2(A),
(B)の使用態様のものを実験したもので、リーン燃焼
用NOx触媒1として実施例触媒(8)を用い、吸着材
2としてLaBa系酸化物を選び、その他に三元触媒3
を使用し、排気流路15に前段側から順にリーン燃焼用
NOx触媒1、吸着材2、三元触媒3を設置する。リー
ン燃焼時(理論空燃比より大きい空燃比時)には、リー
ン燃焼用NOx触媒1により排気ガス中のNOxがH
C,O2と反応してNOx浄化が行なわれ、しかも、還
元されなかったNOxは吸着部材2に吸着される。スト
イキ時に三元触媒により排気ガス中のHC、CO、NO
xが反応すると共に、吸着部材2より離脱するNOxも
反応するようにしてある。
"Experimental Example 7" This experimental example is shown in FIG.
In the experiment of the usage mode of (B), the example catalyst (8) was used as the lean-burn NOx catalyst 1, the LaBa-based oxide was selected as the adsorbent 2, and the three-way catalyst 3 was also used.
The NOx catalyst 1 for lean combustion, the adsorbent 2, and the three-way catalyst 3 are sequentially installed in the exhaust flow path 15 from the front side. During lean combustion (when the air-fuel ratio is higher than the theoretical air-fuel ratio), NOx in the exhaust gas is reduced to H by the lean-burn NOx catalyst 1.
NOx is purified by reacting with C and O 2, and NOx that has not been reduced is adsorbed by the adsorption member 2. HC, CO, NO in exhaust gas by three-way catalyst during stoichiometry
In addition to the reaction of x, the NOx released from the adsorption member 2 also reacts.

【0092】実験例1と同様の反応装置で実験した。実
施例触媒(8)、LaBa系酸化物及び三元触媒ハニカ
ム体積はそれぞれ3cm3とした。反応方法は、リーン
モデルガスとして、NO:0.6%,C36:0.04
%,CO:0.1%,CO2:10%,O2:4%,水蒸気10
%,窒素バランスで3000cc/m、ストイキモデル
ガスとして、NO:0.1%,C36:0.05%,C
O:0.6%,O2:0.6%,水蒸気10%,窒素バ
ランスで3000cc/mを用いて、リーンモデルガス
を300℃で3分間流通させた後、ストイキモデルガス
を300℃で3分間流通させた。結果を図4に示す。
Experiments were carried out in the same reactor as in Experimental Example 1. Example catalyst (8), LaBa-based oxide, and three-way catalyst honeycomb volume were each set to 3 cm 3 . The reaction method was as lean model gas: NO: 0.6%, C 3 H 6 : 0.04
%, CO: 0.1%, CO 2 : 10%, O 2 : 4%, steam 10
%, Nitrogen balance 3000 cc / m, as stoichiometric model gas, NO: 0.1%, C 3 H 6 : 0.05%, C
O: 0.6%, O 2 : 0.6%, steam 10%, nitrogen balance of 3000 cc / m was used, and after passing the lean model gas at 300 ° C. for 3 minutes, the stoichiometric model gas was heated at 300 ° C. Allowed to flow for 3 minutes. The results are shown in Fig. 4.

【0093】図4において、実線は触媒に入る前のNO
x濃度、一点鎖線は触媒1として実施例触媒(8)を用
いた場合の触媒出口におけるNOx濃度、点線は実施例
触媒(8)+吸着材2+三元触媒3を使用した場合の触
媒出口のNOx濃度を示し、点線のものはリーン燃焼時
に吸着効果も働いている。
In FIG. 4, the solid line indicates NO before entering the catalyst.
x concentration, the one-dot chain line indicates the NOx concentration at the catalyst outlet when the example catalyst (8) is used as the catalyst 1, and the dotted line indicates the catalyst outlet when the example catalyst (8) + adsorbent 2 + three-way catalyst 3 is used. The NOx concentration is shown, and the dotted line shows the adsorption effect during lean combustion.

【0094】〔実施例4〕コージェライトハニカムにL
aBa系酸化物を100g/lウオッシュコートし70
0℃で2時間焼成した後、三元触媒成分を100g/l
ウオッシュコートした900℃で2時間焼成し、さらに
実施例触媒(8)を100g/lウオッシュコートし7
00℃で2時間焼成して、実施例触媒(13)を作製し
た。
Example 4 L was added to cordierite honeycomb.
70 g of aBa-based oxide is wash-coated with 100 g / l
After calcination at 0 ° C for 2 hours, 100 g / l of the three-way catalyst component was added.
Calcination was carried out at 900 ° C. for 2 hours, and the catalyst (8) of Example was wash-coated at 100 g / l.
The catalyst of Example (13) was produced by firing at 00 ° C. for 2 hours.

【0095】この一例を示すものが図7(b)で、符号
10Aがコージェライトハニカムに相当し、12が吸着
材成分(LaBa系酸化物)の層、13が三元触媒の
層、11がリーン燃焼用NOx触媒〔実施例触媒(1
3)〕の層である。14は排気ガス流通孔である。
An example of this is shown in FIG. 7B. Reference numeral 10A corresponds to a cordierite honeycomb, 12 is a layer of an adsorbent component (LaBa oxide), 13 is a three-way catalyst layer, and 11 is a layer. NOx catalyst for lean combustion [Example catalyst (1
3)]. 14 is an exhaust gas flow hole.

【0096】「実験例8」本実施例において、図2
(C)の使用態様に従って実験を行なった。実験方法は
実験例5と全く同様とした。効果は、図4の点線に示す
ものと同様であり、幅広い空燃比域でのNOx等の排気
ガス浄化効果を得ることができ、しかも、浄化装置全体
の小型化を図ることができる。
"Experimental Example 8" In this example, FIG.
The experiment was conducted according to the usage mode of (C). The experimental method was exactly the same as in Experimental Example 5. The effect is similar to that shown by the dotted line in FIG. 4, and an effect of purifying exhaust gas such as NOx in a wide air-fuel ratio range can be obtained, and further, the size of the entire purifying device can be reduced.

【0097】なお、図7(a)は、実施例4の変形例で
ありコージェライトの多孔質ハニカム10Aに、三元触
媒の層12、リーン燃焼用NOx触媒〔実施例触媒(1
3)〕の層11をコートして、触媒装置10を構成した
ものである。
FIG. 7 (a) is a modified example of Example 4, in which a cordierite porous honeycomb 10A is provided with a three-way catalyst layer 12, a lean combustion NOx catalyst [Example catalyst (1
3)] is coated to form the catalyst device 10.

【0098】〔実施例5〕実施例5において、三元触媒
成分をコートしない以外は全く同様にして実施例触媒
(14)を作製した。
Example 5 An Example catalyst (14) was prepared in the same manner as in Example 5, except that the three-way catalyst component was not coated.

【0099】〔実施例6〕実施例6において、実施例触
媒(8)をコートしない以外は全く同様にして実施例触
媒(15)を作製した。
Example 6 An example catalyst (15) was prepared in the same manner as in example 6, except that the example catalyst (8) was not coated.

【0100】「実験例9」実施例5,6において図3
(A)〜図3(C)の使用態様に従って実験を行なっ
た。実験方法は実験例5と全く同様とした。効果は図4
の点線に示すものと同様であった。
[Experimental Example 9] FIG.
Experiments were conducted according to the usage patterns of (A) to FIG. 3 (C). The experimental method was exactly the same as in Experimental Example 5. The effect is Figure 4
Was the same as that indicated by the dotted line.

【0101】[0101]

【発明の効果】【The invention's effect】

(1)第1の発明によれば、酸素過剰雰囲気下での排ガ
スから、NOxを従来方法より高効率で浄化することが
できる。したがって、自動車のエンジンや調理器具など
の民生用製品からの燃焼排気ガスや、工場や火力発電所
のボイラーなどから排出される産業燃焼排気ガスなど広
範囲に渡ってNOxを浄化することが可能になる。
(1) According to the first invention, NOx can be purified from exhaust gas in an oxygen excess atmosphere with higher efficiency than in the conventional method. Therefore, it becomes possible to purify NOx over a wide range, such as combustion exhaust gas from consumer products such as automobile engines and cookware, and industrial combustion exhaust gas emitted from boilers of factories and thermal power plants. .

【0102】(2)第2の発明によれば、例えば自動車
エンジンのようなリーン燃焼域からストイキ領域までの
排ガスのNOx等の有害成分を高効率で浄化することが
できる。
(2) According to the second aspect of the present invention, harmful components such as NOx in exhaust gas from a lean combustion region to a stoichiometric region, such as an automobile engine, can be purified with high efficiency.

【0103】(3)第3の発明によれば、上記(2)の
効果を小型化した浄化装置により実現することができ
る。
(3) According to the third invention, the effect of the above (2) can be realized by a downsized purifying device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る触媒の使用態様例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an example of usage of a catalyst according to the present invention.

【図2】本発明に係る触媒の使用態様例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing an example of usage of the catalyst according to the present invention.

【図3】本発明に係る触媒の使用態様例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing an example of usage of the catalyst according to the present invention.

【図4】本発明の効果を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing effects of the present invention.

【図5】本発明に係る触媒をエンジンの排気ガス浄化装
置に適用した例を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example in which the catalyst according to the present invention is applied to an exhaust gas purifying apparatus for an engine.

【図6】本発明に係る触媒をエンジンの排気ガス浄化装
置に適用した例を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing an example in which the catalyst according to the present invention is applied to an exhaust gas purifying device for an engine.

【図7】本発明に係る触媒をエンジンの排気ガス浄化装
置に適用した例を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example in which the catalyst according to the present invention is applied to an exhaust gas purifying apparatus for an engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…リーン燃焼用NOx触媒、2…吸着材、3…三元触
媒、4…バイパス切替バルブ、5…バイパス流路、10
…触媒、10A…多孔質ハニカム、11…リーン燃焼用
NOx成分のコート層、12…吸着材成分のコート層、
13…三元触媒成分のコート層。
1 ... NOx catalyst for lean combustion, 2 ... adsorbent material, 3 ... three way catalyst, 4 ... bypass switching valve, 5 ... bypass passage, 10
... Catalyst, 10A ... Porous honeycomb, 11 ... NOx component coat layer for lean combustion, 12 ... Adsorbent component coat layer,
13 ... Coat layer of three-way catalyst component.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 35/04 ZAB A 331 A F01N 3/08 ZAB A 3/24 ZAB E 3/28 ZAB 301 C F02D 35/00 301 G B01D 53/36 102 D 104 A (72)発明者 渡辺 紀子 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 加藤 明 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮寺 博 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 北原 雄一 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 徳田 博厚 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location B01J 35/04 ZAB A 331 A F01N 3/08 ZAB A 3/24 ZAB E 3/28 ZAB 301 C F02D 35/00 301 G B01D 53/36 102 D 104 A (72) Inventor Noriko Watanabe 7-1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Akira Kato Ibaraki Hitachi City Omika-cho 7-1-1, Hitachi Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Hiroshi Miyadera Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi 1-1, Inc. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yuichi Kitahara 2520 Takaba, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Automotive Equipment Division (72) Inventor Hirotsuka Tokuda Ibaraki 2520 Takaba, Katsuda City, Castle Prefecture, Hitachi Automotive Systems Division, Hitachi, Ltd.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゼオライトに遷移金属とアンチモンを含
有して成ることを特徴とする排気ガス浄化触媒。
1. An exhaust gas purification catalyst comprising zeolite containing a transition metal and antimony.
【請求項2】 化学式、QnAlnSinn・mH2
(ここでQはNa,Ca,K,Ba,Srの少なくとも
一つ、Si/Al>1、nは各組成元素の個数を示す数
値で各元素の数値nは必ずしも一致しない、mは分子の
個数を示す数値である)より成るアルミノケイ酸塩の結
晶に遷移金属とアンチモンを含有して成ることを特徴と
する排気ガス浄化触媒。
2. A chemical formula, Q n Al n Si n O n · mH 2 O
(Here, Q is at least one of Na, Ca, K, Ba, and Sr, Si / Al> 1, n is a numerical value indicating the number of each composition element, and the numerical value n of each element does not necessarily match, m is a numerator The exhaust gas purifying catalyst is characterized by comprising a transition metal and antimony in an aluminosilicate crystal consisting of (a numerical value indicating the number).
【請求項3】 前記遷移金属は、Co,Cu,Niの少
なくとも一つより成ることを特徴とする請求項1又は請
求項2記載の排気ガス浄化触媒。
3. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the transition metal is made of at least one of Co, Cu, and Ni.
【請求項4】 アンチモン含有量が0.1重量%以上で
1.5重量%以下の条件を満足することを特徴とする請
求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の排気ガス浄
化触媒。
4. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the antimony content satisfies the condition of 0.1% by weight or more and 1.5% by weight or less. .
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれか1項
記載の排気ガス浄化触媒を用いてエンジンの酸素を含む
排気ガスから窒素酸化物を除去することを特徴とする排
気ガス浄化装置。
5. An exhaust gas purifying apparatus, which removes nitrogen oxides from an exhaust gas containing oxygen of an engine using the exhaust gas purifying catalyst according to claim 1. Description:
【請求項6】 請求項1ないし請求項4のいずれか1項
記載の排気ガス浄化触媒をエンジンの排気流路に、該エ
ンジンと三元触媒の間に設置又は三元触媒と一体化させ
て設置して成ることを特徴とする排気ガス浄化装置。
6. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, which is installed in an exhaust passage of an engine, between the engine and the three-way catalyst, or integrated with the three-way catalyst. An exhaust gas purifying device characterized by being installed.
【請求項7】 エンジンの排気流路に、理論空燃比より
大きい空燃比領域において窒素酸化物除去性能を有する
リーン燃焼用NOx触媒を設置すると共に、該触媒の後
段に理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物を吸
着し理論空燃比域で窒素酸化物を放出することが可能な
吸着材を設置し、さらに、該吸着材の後段に三元触媒を
設置して成ることを特徴とする排気ガス浄化装置。
7. A lean-burn NOx catalyst having nitrogen oxide removal performance in an air-fuel ratio region greater than the stoichiometric air-fuel ratio is installed in the exhaust passage of the engine, and an air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio is provided in the latter stage of the catalyst. Characterized in that an adsorbent capable of adsorbing nitrogen oxides in the region and releasing nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region is installed, and further a three-way catalyst is installed in the latter stage of the adsorbent. Exhaust gas purification device.
【請求項8】 エンジンが理論空燃比域で燃焼した場合
には、排気ガスが前記リーン燃焼用NOx触媒をバイパ
スして前記吸着材へ流れるバイパス通路を備えて成るこ
とを特徴とする請求項7記載の排気ガス浄化装置。
8. A bypass passage, wherein exhaust gas bypasses the lean-burn NOx catalyst and flows to the adsorbent when the engine burns in a stoichiometric air-fuel ratio range. Exhaust gas purification device described.
【請求項9】 エンジンの理論空燃比で排気ガス中の窒
素酸化物を除去する三元触媒成分、理論空燃比より大き
い空燃比領域で窒素酸化物を吸着し理論空燃比域で窒素
酸化物を放出することが可能な吸着材成分、並びに理論
空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物を除去する性
能を有するリーン燃焼用NOx触媒成分を含んで成るこ
とを特徴とする排気ガス浄化触媒。
9. A three-way catalyst component for removing nitrogen oxides in exhaust gas at a stoichiometric air-fuel ratio of an engine, which adsorbs nitrogen oxides in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio and removes nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region. An exhaust gas purification catalyst comprising an adsorbent component capable of being released, and a lean-burn NOx catalyst component capable of removing nitrogen oxides in an air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio.
【請求項10】 エンジンの排気ガスを通す多孔質ハニ
カムに、理論空燃比で窒素酸化物を除去する三元触媒成
分の層をコートし、さらにその上に理論空燃比より大き
い空燃比領域で窒素酸化物を除去する性能を有するリー
ン燃焼用NOx触媒成分の層をコートして成ることを特
徴とする排気ガス浄化触媒。
10. A porous honeycomb that allows exhaust gas of an engine to pass through is coated with a layer of a three-way catalyst component for removing nitrogen oxides at a stoichiometric air-fuel ratio, and further coated with nitrogen in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio. An exhaust gas purifying catalyst, characterized by being coated with a layer of a lean-burn NOx catalyst component having the ability to remove oxides.
【請求項11】 エンジンの排気ガスを通す多孔質ハニ
カムに、理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物
を吸着し理論空燃比域で窒素酸化物を放出する吸着材成
分の層をコートし、その上に理論空燃比で窒素酸化物を
除去する三元触媒成分の層をコートし、さらにその上に
理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物を除去す
る性能を有するリーン燃焼用NOx触媒成分の層をコー
トして成ることを特徴とする排気ガス浄化触媒。
11. A layer of an adsorbent component that adsorbs nitrogen oxides in an air-fuel ratio region higher than the stoichiometric air-fuel ratio and releases nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region is coated on a porous honeycomb through which engine exhaust gas passes. , A NOx for lean combustion having the ability to coat a layer of a three-way catalyst component that removes nitrogen oxides at the stoichiometric air-fuel ratio, and further to remove nitrogen oxides in the air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio. An exhaust gas purification catalyst characterized by being coated with a layer of a catalyst component.
【請求項12】 エンジンの排気ガスを通す多孔質ハニ
カムに、理論空燃比で窒素酸化物を除去する三元触媒成
分の層をコートし、その上に理論空燃比より大きい空燃
比領域で窒素酸化物を吸着し理論空燃比域で窒素酸化物
を放出する吸着材成分の層をコートし、さらにその上に
理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物を除去す
る性能を有するリーン燃焼用NOx触媒成分の層をコー
トして成ることを特徴とする排気ガス浄化触媒。
12. An engine exhaust gas-permeable porous honeycomb is coated with a layer of a three-way catalyst component that removes nitrogen oxides at a stoichiometric air-fuel ratio, and nitrogen oxidation is performed thereon in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio. NOx for lean combustion, which has the ability to adsorb substances and release nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region, and further to remove nitrogen oxides in the air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio. An exhaust gas purification catalyst characterized by being coated with a layer of a catalyst component.
【請求項13】 エンジンの排気ガスを通す多孔質ハニ
カムに、理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸化物
を吸着し理論空燃比域で窒素酸化物を放出することが可
能な吸着材成分の層と、その上に理論空燃比より大きい
空燃比領域で窒素酸化物を除去する性能を有するリーン
燃焼用NOx触媒成分の層をコートして成ることを特徴
とする排気ガス浄化触媒。
13. An adsorbent component capable of adsorbing nitrogen oxides in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio and releasing nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region on a porous honeycomb through which exhaust gas of an engine passes. An exhaust gas purifying catalyst comprising a layer and a layer of a NOx catalyst component for lean combustion which has a property of removing nitrogen oxides in an air-fuel ratio region higher than the theoretical air-fuel ratio.
【請求項14】 エンジンの排気流路に、理論空燃比よ
り大きい空燃比領域で窒素酸化物を吸着し理論空燃比域
で窒素酸化物を放出することが可能な吸着材成分の層
と、その上に理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸
化物を除去する性能を有するリーン燃焼用NOx触媒成
分の層をコートした多孔質ハニカムを設置し、この多孔
質ハニカムの後段に、三元触媒を設置して成ることを特
徴とする排気ガス浄化装置。
14. A layer of an adsorbent component capable of adsorbing nitrogen oxides in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio and releasing nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region in an exhaust passage of an engine, and a layer thereof. A porous honeycomb coated with a layer of a lean-burn NOx catalyst component having the ability to remove nitrogen oxides in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio is installed on the top, and a three-way catalyst is installed in the latter stage of this porous honeycomb. An exhaust gas purifying device characterized by being installed.
【請求項15】 エンジンが理論空燃比域で燃焼した場
合には、排気ガスが前記多孔質ハニカムをバイパスして
その後段に流れるバイパス通路を備えて成ることを特徴
とする請求項14記載の排気ガス浄化装置。
15. The exhaust gas according to claim 14, further comprising a bypass passage through which exhaust gas bypasses the porous honeycomb and flows to a subsequent stage when the engine burns in a stoichiometric air-fuel ratio range. Gas purification device.
【請求項16】 エンジンの排気流路に、理論空燃比よ
り大きい空燃比領域で窒素酸化物除去性能を有するリー
ン燃焼用NOx触媒を設置し、該リーン燃焼用NOx触
媒の後段に、三元触媒成分と、理論空燃比より大きい空
燃比領域で窒素酸化物を吸着し理論空燃比域で窒素酸化
物を放出することが可能な吸着材成分とを含んだ吸着材
付き三元触媒を設置して成ることを特徴とする排気ガス
浄化装置。
16. A lean-burn NOx catalyst having nitrogen oxide removal performance in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio is installed in an exhaust passage of an engine, and a three-way catalyst is provided at a stage subsequent to the lean-burn NOx catalyst. A three-way catalyst with an adsorbent containing components and an adsorbent component capable of adsorbing nitrogen oxides in the air-fuel ratio region larger than the theoretical air-fuel ratio and releasing nitrogen oxides in the stoichiometric air-fuel ratio region is installed. An exhaust gas purification device characterized by being formed.
【請求項17】 エンジンの排気流路に、理論空燃比よ
り大きい空燃比領域で窒素酸化物除去性能を有するリー
ン燃焼用NOx触媒を設置し、該リーン燃焼用NOx触
媒の後段に、理論空燃比より大きい空燃比領域で窒素酸
化物を吸着し理論空燃比域で窒素酸化物を放出すること
が可能な吸着材成分の層と、その上にコートした三元触
媒成分の層とを有する多孔質ハニカムを設置して成るこ
とを特徴とする排気ガス浄化装置。
17. A lean-burn NOx catalyst having nitrogen oxide removal performance in an air-fuel ratio region larger than the stoichiometric air-fuel ratio is installed in an engine exhaust flow path, and the stoichiometric air-fuel ratio is provided in a stage subsequent to the lean-burn NOx catalyst. Porous having a layer of an adsorbent component capable of adsorbing nitrogen oxides in a larger air-fuel ratio region and releasing nitrogen oxides in a stoichiometric air-fuel ratio region, and a layer of a three-way catalyst component coated thereon An exhaust gas purification device comprising a honeycomb installed.
【請求項18】 エンジンが理論空燃比域で燃焼した場
合には、排気ガスが前記リーン燃焼用NOx触媒をバイ
パスしてその後段に流れるバイパス通路を備えて成るこ
とを特徴とする請求項16又は請求項17記載の排気ガ
ス浄化装置。
18. A bypass passage, wherein exhaust gas bypasses the lean-burn NOx catalyst and flows to a subsequent stage when the engine burns in a stoichiometric air-fuel ratio range. The exhaust gas purification device according to claim 17.
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